CN109346050A - 一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体 - Google Patents

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闵苏伟
董慧媛
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Abstract

本发明提出一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，包括：壳体、多孔材料层和卷绕体结构；壳体的顶板为刚性穿孔面板，刚性穿孔面板板面上开有与壳体内部贯通的通孔，壳体的底板为刚性背板；壳体内部形成吸声腔，多孔材料层和卷绕体结构设置在吸声腔内，多孔材料层设置在卷绕体结构上方，多孔材料层与卷绕体结构之间形成间隙；卷绕体结构包括两个相对设置的刚性壁面，两个刚性壁面相对的面上沿高度方向等间隔设有垂直于壳体高度方向的刚性板，两个刚性壁面上的刚性板交错设置，将两个刚性壁面之间的空间分隔成S形延伸的空气通道。本发明将卷绕结构体和多孔材料合二为一，具有较好的消声降噪效果。

Description

一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体
技术领域
本发明涉及声学中的吸声装置，尤其是一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体。
背景技术
随着社会的快速发展，我们生活的环境发生了巨大的变化。于此同时人们对于噪音的认识也越深。噪声具有妨碍了人们的正常生活休息，如使人感到烦躁、紧张、疲劳甚至还会对人的听力，神经系统、心血管等方面产生危害。因此急需一种有效的方式来降低噪音，吸声材料的研究由此具有重大意义。
传统的吸声材料主要有无机降噪材料和共振吸声结构两大类。无机降噪材料如石棉纤维、玻璃纤维等具有良好的吸声性能而且具有质轻、不燃、不腐、不易老化等特性, 但由于其性脆易断,受潮后吸声性能下降严重、易对环境产生危害等原因已被许多行业和国家限制使用；而传统泡沫塑料绝大多数容易燃烧且具有毒性、吸声性能不稳定, 因此使用也受到限制。
共振吸声结构主要分为薄膜共振结构、普通穿孔板共振结构和多层微穿孔板共振结构。薄膜共振结构一般仅在共振频率附近极小的频率范围内有较好的吸声效果，通常只用作特定频率噪声的降噪；
普通穿孔板也是通过共振达到吸声的，其吸声频带也相对较窄；多层微穿孔板共振结构虽然能在较宽的频带能很好地吸声，但其厚度大大的增加。
发明内容
发明目的：为解决传统吸声材料厚、吸声效果差和单频吸声的技术问题，本发明提出一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，该吸收体是一种具有折叠空间的穿孔型吸声结构单元，将卷绕结构体和多孔材料合二为一，具有较好的消声降噪效果。
发明内容：为实现上述技术效果，本发明提出以下技术方案：
一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，包括：壳体、多孔材料层和卷绕体结构；壳体的顶板为刚性穿孔面板，刚性穿孔面板板面上开有与壳体内部贯通的通孔，壳体的底板为刚性背板；壳体内部形成吸声腔，多孔材料层和卷绕体结构设置在吸声腔内，多孔材料层设置在卷绕体结构上方，多孔材料层与卷绕体结构之间形成间隙；卷绕体结构包括两个相对设置的刚性壁面，两个刚性壁面相对的面上沿高度方向等间隔设有垂直于壳体高度方向的刚性板，两个刚性壁面上的刚性板交错设置，将两个刚性壁面之间的空间分隔成S形延伸的空气通道。
进一步的，所述两个刚性壁面分别与壳体的两个相互平行的内侧壁相贴合。
进一步的，所述多孔材料层为三聚氰胺多孔介质层。
进一步的，所述多孔材料层的厚度为20mm-60mm，孔隙率为80％-90％。
进一步的，所述间隙的厚度为0.06mm-0.26mm。
进一步的，所述刚性穿孔面板厚度为2mm-4mm，通孔的孔径为5mm-8mm，刚性穿孔面板的穿孔率20％-30％。
进一步的，所述刚性板的厚度为1mm-2mm。
进一步的，所述刚性背板的厚度为1mm-3mm。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
本发明提出的一种具有折叠空间的穿孔型吸声结构单元，依靠独特的结构设计即多孔吸声材料放置在穿孔面板的下面，就成为一种高效吸声结构，可大幅度拓宽吸声频谱，通过穿孔吸声材料的声波一部分共振消耗，另一部分进入了折叠的空气通道。在这一过程中，其声波的波长会增加，并且获得了较低的声速和较高的声波反射指数，最终会使声波的能量在整个空气通道被吸收，进而低频吸声。因此可在低频较宽频率范围内具有较高的吸声性能。不仅解决了传统吸声材料对环境污染和对人体危害的问题，还解决了普通穿孔板吸声效果差和吸声频带为单频或极窄的问题。本发明可广泛用于吸声体、消声器和各类吸声结构，在消声降噪等领域有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中卷绕体结构的示意图；
图3是本发明的吸声效果图。
图中：1、壳体，2、刚性穿孔面板，3、通孔，4、多孔材料层，5、间隙，6、刚性壁面，7、刚性板，8、刚性背板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明：
图1所示为本发明的整体结构图，包括：壳体1、多孔材料层4和卷绕体结构；壳体1的顶板为刚性穿孔面板2，刚性穿孔面板2板面上开有与壳体内部贯通的通孔3，壳体1的底板为刚性背板8；壳体1内部形成吸声腔，多孔材料层4和卷绕体结构设置在吸声腔内，多孔材料层4设置在卷绕体结构上方，多孔材料层4与卷绕体结构之间形成间隙5；卷绕体结构如图2所示，包括两个相对设置的刚性壁面6，两个刚性壁面6 相对的面上沿高度方向等间隔设有垂直于壳体1高度方向的刚性板7，两个刚性壁面6 上的刚性板7交错设置，将两个刚性壁面6之间的空间分隔成S形延伸的空气通道。
上述方案中，刚性穿孔面板2、刚性背板8、刚性壁面6的声学阻抗是空气声学阻抗的300倍以上。此时声波垂直入射到空气-刚性板的反射系数可以达到99.5％以上。多孔材料层4设置在刚性穿孔面板2的下面，就成为一种高效吸声结构，可大幅度拓宽吸声频谱，通过刚性穿孔面板2的声波一部分共振消耗，另一部分进入了卷绕体结构。在这一过程中，其声波的波长会增加，并且获得了较低的声速和较高的声波反射指数，最终会使声波的能量在整个空气通道被吸收，进而低频吸声。因此可在低频较宽频率范围内具有较高的吸声性能。
作为本发明的进一步优选实施方式，所述两个刚性壁面6分别与壳体1的两个相互平行的内侧壁相贴合，即使所述卷绕体结构的宽度与所述壳体1底部宽度相适配，充分利用空间。
进一步的，所述刚性板包括刚性铝、铁、钢、铜等，优先选择铝板。
进一步的，所述多孔材料层4为三聚氰胺多孔介质层。
进一步的，所述多孔材料层4的厚度为20mm-60mm，孔隙率为80％-90％；所述间隙5的厚度为0.06mm-0.26mm；所述刚性穿孔面板2厚度为2mm-4mm，通孔3的孔径d为 5mm-8mm，刚性穿孔面板2的穿孔率20％-30％；所述刚性板7的厚度为1mm-2mm；所述刚性背板8的厚度为1mm-3mm。
下面通过四个实施例，充分说明本发明对于声波的吸收效果。
实施例一：在本示例中，刚性穿孔面板2、刚性背板8的材料为铝。其中，刚性穿孔面板2上通孔3的孔径为6mm，穿孔率为18％，多孔材料层4优选三聚氰胺泡沫，厚度为35mm,卷绕结构体的刚性板7的长度为13mm。
实施例二：在本示例中，卷绕结构体、刚性穿孔面板2、刚性背板8的材料为铝。其中，刚性穿孔面板2上通孔3的孔径为5mm，穿孔率为14％，多孔材料层4优选三聚氰胺泡沫，厚度为40mm,卷绕结构体的刚性板7长度为17mm。
实施例三：在本示例中，卷绕结构体、刚性穿孔面板2、刚性背板8的材料为铝。其中，刚性穿孔面板2上通孔3的孔径为7mm，穿孔率为22％，多孔材料层4优选三聚氰胺泡沫，厚度为35mm,卷绕结构体的刚性板7长度为15mm。
实施例四：在本示例中，卷绕结构体、刚性穿孔面板2、刚性背板8的材料为铝。其中，刚性穿孔面板2上通孔3的孔径为7mm，穿孔率为22％，多孔材料层4优选三聚氰胺泡沫，厚度为35mm,卷绕结构体的刚性板7长度为19mm。
图3为四个实施例的实验结果图，从图中可以看出，本发明对于声波的吸收效果较好，声波吸收系数在500Hz—1600Hz的范围内时，最高可达到80％以上的吸收效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，其特征在于，包括：壳体(1)、多孔材料层(4)和卷绕体结构；壳体(1)的顶板为刚性穿孔面板(2)，刚性穿孔面板(2)板面上开有与壳体内部贯通的通孔(3)，壳体(1)的底板为刚性背板(8)；壳体(1)内部形成吸声腔，多孔材料层(4)和卷绕体结构设置在吸声腔内，多孔材料层(4)设置在卷绕体结构上方，多孔材料层(4)与卷绕体结构之间形成间隙(5)；卷绕体结构包括两个相对设置的刚性壁面(6)，两个刚性壁面(6)相对的面上沿高度方向等间隔设有垂直于壳体(1)高度方向的刚性板(7)，两个刚性壁面(6)上的刚性板(7)交错设置，将两个刚性壁面(6)之间的空间分隔成S形延伸的空气通道。
2.根据权利要求1所述的一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，其特征在于，所述两个刚性壁面(6)分别与壳体(1)的两个相互平行的内侧壁相贴合。
3.根据权利要求1所述的一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，其特征在于，所述多孔材料层(4)为三聚氰胺多孔介质层。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，其特征在于，所述多孔材料层(4)的厚度为20mm-60mm，孔隙率为80％-90％。
5.根据权利要求4所述的一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，其特征在于，所述间隙(5)的厚度为0.06mm-0.26mm。
6.根据权利要求5所述的一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，其特征在于，所述刚性穿孔面板(2)厚度为2mm-4mm，通孔(3)的孔径为5mm-8mm，刚性穿孔面板(2)的穿孔率20％-30％。
7.根据权利要求6所述的一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，其特征在于，所述刚性板(7)的厚度为1mm-2mm。
8.根据权利要求7所述的一种具有折叠空间的宽低频声学吸收体，其特征在于，所述刚性背板(8)的厚度为1mm-3mm。
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